JPH0196072A - 非酸化物セラミックのマイクロ波接合方法および装置 - Google Patents

非酸化物セラミックのマイクロ波接合方法および装置

Info

Publication number
JPH0196072A
JPH0196072A JP63167897A JP16789788A JPH0196072A JP H0196072 A JPH0196072 A JP H0196072A JP 63167897 A JP63167897 A JP 63167897A JP 16789788 A JP16789788 A JP 16789788A JP H0196072 A JPH0196072 A JP H0196072A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
objects
joint
monitoring
joint formed
microwave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP63167897A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH052632B2 (ja
Inventor
David E Palaith
デビッド・イー・パレイス
E Laurence Libelo
イー・ローレンス・リベロ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QuesTech Inc
Original Assignee
QuesTech Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QuesTech Inc filed Critical QuesTech Inc
Publication of JPH0196072A publication Critical patent/JPH0196072A/ja
Publication of JPH052632B2 publication Critical patent/JPH052632B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/68—Circuits for monitoring or control
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/001—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating directly with other burned ceramic articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/667—Sintering using wave energy, e.g. microwave sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、２つの物体、特に非酸化物セラミックのマ
イクロ波接合のための方法および装置に関するものであ
る。
［従来の技術］ セラミック材料を共に接合するには種々の多数の方法お
よび装置が存在する。例えば米国特許箱４，３８４．９
０９号、同第４．３４７，０８９号、同第３．９９８゜
６３２号、同第３．８４１．８７０号、同第３．７５５
，０６５号等の明ｍ書に記載されている。
マイクロ波エネルギの供給によって２つの困難な材料を
接合する他の方法および装置は例えば米国特許第４．２
７３．９５０号、同第４．２１９．３６１号、同第４．
１７９．５９６号、同第４．００３．３８８号等の明細
書に記載されている。
セラミック材料のマイクロ波接合のための方法および装
置については特に米国特許第４，５２９．８５７号、同
第４．５２９．８５８号、同第４．３０７．２７７号、
同第４．２９２，２８２号、同第４．１４７，９１１号
、同第３，９５３゜７０３号、同第３．７３２．０４８
号、同第３．５８５．２５８号、同第３，５２０．０５
５号等の明細書に記載されている。
マイクロ波エネルギを使用してセラミック材料間の接合
を形成する従来の装置は時には料理用に通常使用されて
いる電子レンジを使用する。このような電子レンジでは
、マイクロ波電界は多数の異なった方向に存在し、電子
レンジに供給された電力はしたがって分散する。これら
の方向またはモードの全てがセラミック材料の接合に有
効に結合されるものではない。さらに、接合を刺激し強
力にするために真空中または不活性ガスで過度に圧力を
高められた雰囲気中で非酸化物セラミック材料に同時に
圧縮力を与えること、および確実に良好な接合を得るた
めにそのような真空中または過度に圧力を高められた雰
囲気中で２つの非酸化物セラミック材料間に形成される
接合部を連続的に監視するような方法および装置は従来
の技術においては知られていない。
［発明の解決すべき課題］ この発明の目的は、通常の加熱方法および装置によって
接合される材料に比較して改善された強度および信頼性
を得るように非酸化物セラミック材料を接合するために
、マイクロ波エネルギによりよ一層迅速で実質上均一な
加熱を行なうことである。
［課題解決のための手段および作用］ この発明によれば、この目的は、２つの物体の周囲に真
空状態または過度の圧力を生成し、それら２つの物体の
間に形成される接合部にマイクロ波を放射し、同時に２
つの物体に圧縮力を与え、２つの物体間に形成される接
合部を連続的に監視することを特徴とする２つの物体を
接合する方法および装置によって達成される。
この発明の別の目的は、酸化物や水蒸気のような非酸化
物セラミック材料上の表面不純物が接合処理を妨害する
可能性のあるような条件下でマイクロ波放射を行なうこ
とによって非酸化物セラミック材料を接合する少なくと
も２つの方法を提供することであり、その一つの方法は
、非酸化物セラミック材料がその内部で接合される密閉
した容器の排気が必要であり、一方、もう一つの方法で
は、非酸化物セラミック材料を不活性ガスで囲んで密閉
容器に過度に圧力を与える。
この発明の特徴は、熱が材料中の分子グイボールによっ
て吸収された電磁エネルギの消費によって接合される材
料中で内部的に発生されることによってマイクロ波加熱
の利点が得られることである。
熱が材料内部に到達するために伝導も対流も必要ではな
いから、加熱は迅速に行われ、熱はより一層均−に分布
する。さらに主要な熱損失のメカニズムは全ての加熱さ
れた材料の外表面からの放射であるから、マイクロ波加
熱された試料は通常の加熱方法で観察される通常の温度
傾斜′とは反対の残留温度傾斜を示す。換言すれば、マ
イクロ波加熱された試料では中心は外部表面より熱い。
したがって、材料を加熱するためのマイクロ波の供給は
３つの異なった利点を有する。すなわち、実質上均一な
加熱、より迅速な加熱、および通常の加熱とは反対の温
度傾斜である。これらの利点はいくつかの点でマイクロ
波処理されたセラミック材料の特性を増強する。
まず、実質上均一な加熱は、残留応力の生成を最小にし
、付加的に不純物の材料全体への拡散を禁止する。第２
に、迅速な加熱はグレインの成長を阻止し、また通常の
加熱接合処理より長い加熱時間に関係した脆弱化を阻止
する。第３に反対の熱傾斜は材料の中心から外表面への
不純物の拡散を強化し、制御された成分拡散の新しいメ
カニズムである。
この発明は、非酸化物セラミック材料のマイクロ波接合
に対して従来の技術の方法および装置では認められない
４つの付加的な利点を有する。第１に、その方法は真空
中または不活性ガスにより容易に過度に加圧できる密閉
された雰囲気中で行われる。第２に、単一モードマイク
ロ波供給装置が使用され、そのためマイクロ波電界は形
成される接合にマイクロ波放射を結合するのに最適の方
向にすることができ、それによってエネルギ効率が増加
する。第３に、圧縮力が同時に接合される非酸化物セラ
ミック材料に加えられ、そのためマイクロ波接合処理は
通常の熱接合処理よりもずっと短い時間で本質的に完了
する。第４に、形成される接合部は非破壊的評価装置に
よって連続的に監視され、良好な連続的な接合が確実に
得られる。
これまで、同じ時間に同じ条件下で形成された全てのバ
ッチの特性を評価するために、１以上の試料を破壊する
方法以外に各接合の連続的な監視を行なうことは不可能
であった。しかも、個々の試料には特有の欠陥があるた
め、いわゆる良好なバッチ中にも欠陥がある接合があり
得る。この発明は、その形成中に各接合を定常的に監視
するために非破壊的評価装置を使用するため、各接合が
充分な構造的完全性を持つことを確実にする。
さらに、単一モードマイクロ波供給装置に関しては、２
つのセラミックの物体の接合区域のみが直接加熱される
。接合区域から離れた非酸化物セラミック材料は拡散に
よって低い温度に加熱されるけれども、この発明は、加
熱装置内部で材料の全体が加熱される従来の対流型およ
びマイクロ波加熱型装置よりも基本的に効率が高い。こ
れらの通常のマイクロ波加熱型装置は単一モードではな
く混合されたモードが使用されているためにエネルギ効
率が悪い。
圧縮力は容易に非酸化物セラミック材料に与えられる。
何故ならば接合される領域だけがマイクロ波放射にさら
され、一方セラミック材料の物体の残りの部分は単一モ
ードマイクロ波放射装置の放射領域の外にあるからであ
る。放射領域の外のセラミック材料の部分に対して圧縮
力が与えられ、それによって接合処理がスピードアップ
される。
さらに、非酸化物セラミック材料の物体の一部が放射領
域の外にあるから、非破壊的評価装置は直接セラミック
体に取付けることができる。例えば、この方法により、
接合領域からの音響反射が監視され、形成されつつある
接合部の品質を連続的に評価することができる。
この発明の方法および装置によって生成された接合は同
等加工していない非酸化物セラミック材料と同程度或い
はそれ以上の強度である。
さらに、はんだ材料が使用されてもよく、その使用を排
除するものではないが、はんだは必要ではない。
これら、およびその他のこの発明の利点は添附図面を参
照にした実施例の説明によりさらによく理解でるであろ
う。
［実施例］ 第１図には２つの非酸化物セラミックよりなる物体をマ
イクロ波エネルギを供給することによって接合する装置
が示されている。マグネトロン１１はマイクロ波信号を
発生し、導波管を表わしている矢印の方向に約２．４５
Ｇ　Ｈｚの周波数で１０００ワツトまでの電力を出力す
る。
第１のサーキュレータ１２は順次矢印で定められた経路
に沿ってマイクロ波エネルギを導き、一方向ゲートまた
はアイソレータとして作用し、マグネトロン１１を反射
マイクロ波に対して保護している。反射されたマイクロ
波エネルギはこの第１のサーキュレータ１２によって第
１の抵抗負荷素子３９に導かれ、そこで消費される。
電圧サンプリングプローブ１４は伝播されたマイクロ波
の電圧の大きさを感知し、そのほんの一部を抽出する。
電力ヘッド１５はこの伝播電圧の一部を受けて、この入
力電圧の２乗に比例する出力電圧を発生する。電力計１
６は電力ヘッド１５と関連して使用され、前進方向に伝
播するマイクロ波電圧に比例する出力電圧を生成し、表
示する。この出力電圧は差動増幅器２２の非反転入力に
供給される。
一方前進方向に伝播するマイクロ波電圧の残りの部分は
マイクロ波ブリッジ素子として作用する第２のサーキュ
レータ１７に伝送される。この第２のサーキュレータ１
７はその右側の２頭矢印であられされるように二つの機
能を有する。まず、サーキュレータ１７はマイクロ波が
前進方向で密閉容器２１に向かって通過することを許容
する。第２に、サーキュレータエ７は密閉容器２１から
反射されたマイクロ波電力を電圧サンプリングプローブ
２４、電力ヘッド２５、電力計２６を経て差動増幅器２
２の反転入力へ導く。過剰の反射されたマイクロ波電力
は第２のサーキュレータ１７によって第２の抵抗負荷素
子４０に導かれ、そこで消費される。プローブ２４、電
力ヘッド２５、電力計２６はプローブ１４、電力ヘッド
１５、電力計１８と同一の装置である。しかしながらプ
ローブ２４は反射電圧の大きさを感知し、電力計２６は
反射された電圧に比例する電圧を生成して出力し、表示
する。一方ブローブ１４と電力計１６は前進方向の電力
を処理するものである。
説明を第２のサーキュレータ１７に戻すと、前進方向に
伝播する電圧は固定アイリス２３を通って密閉容器２１
中へ供給される。この固定アイリス２３はマイクロ波エ
ネルギを２つの物体間に形成される接合部Ｊに集束する
。アイリス２３は異なる固定開口寸法の別のアイリスに
置換えられてもよい。またその代りにアイリス２３は調
整可能であってもよい。
第２図の実施例において、物体は２個の非酸化物セラミ
ック材料の物体、すなわち試料Ｓｌ。
Ｓ２である。密閉容器２１は内部マイクロ波共振空洞２
７を有し、それはハンドル２９によって滑動可能な後面
壁２８を前後に移動することによって寸法を調整できる
。ハンドル２９を動かすことによってオペレータは後面
壁２８の位置を調整することができ、それ故密閉容器２
１中の空洞２７の長さは変化される。
この変化は空洞２７の共振周波数の変化を生じ、それは
結果的にアイリス２３と滑動可能な後面壁２８との間で
空洞２７内にマイクロ波定在波を生じる。その代りに、
後面壁２８が固定されて空洞２７内に予め定められた共
振周波数を生じるようにしてもよい。
しかしながら、そのような場合には可変周波数のマイク
ロ波源を使用しなければならない。
コンプレッサ３０は密閉容器２１の外側へ突出している
セラミックの試料Ｓｌの一端に位置する水圧ピストンを
有する。コンプレッサ３０は試料Ｓ１、Ｓ２を横切って
圧縮力を作用させる。ロードセル３１はコンプレッサ３
０により試料Ｓ１の一端に加えられた静的な力を測定す
る。
試料５ＩＳＳ２は窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ、＋）のよう
な任意の非酸化物セラミックでよい。実験室で行われた
実験データはこの特定の非酸化物セラミック材料の誘電
体特性と、各試料ＳＬ、Ｓ２の外表面からの熱放射の両
方を考慮した。非酸化物セラミック材料試料の接合のた
めの初期加熱速度はマイクロ波放射にさらされたとき典
型的には毎秒２０℃であり、毎秒１００℃までテストさ
れた。
窒化シリコンから作られた直径３／８インチの棒の試料
５ｔＳＳ２の半径方向の温度プロファイルが計算され、
中心と外部表面との間には中心の方が高い若干の温度差
を有しているが、それでも実質的には均一な加熱プロフ
ァイルである。
非破壊的評価装置３２は試料Ｓ２の下端に配置され、空
洞２７の内部で形成される接合部Ｊの領域から反射され
る音響パルスを定常的に監視している。
接合部Ｊに間隔または空隙がある間は評価装置３２によ
って試料Ｓ２に沿って送信された音響パルスはこの空隙
で反射されて評価装置３２に戻ってくる。
試料ＳＬ、Ｓ２間に接合が形成されたために接合部Ｊに
もはや空隙が存在しないときには、評価装置３２から送
られた音響パルスは試料Ｓ２から試料Ｓ１の縦方向に沿
って伝播し、したがって反射される音響パルスの大きさ
はゼロに減少し、接合が試料Ｓｌ、８２間に形成された
ことを示す。
説明を第１図に戻すと、接合部Ｊにおける試料Ｓ２の温
度測定値は赤外線パイロメータ１９から自由走行２チヤ
ンネルストリツプチヤートレコーダ１Ｂに電子的に供給
される。差動増幅器２２に関して、接合部Ｊに対して増
幅される電力は前進方向電力マイナス反射電力と同じ大
きさであることが認められる。前進方向電力に比例する
電圧は差動増幅器２２の非反転入力に与えられ、アイリ
ス２３で反射された電力に比例する電圧は差動増幅器２
２の反転入力に与えられるから、差動増幅器２２の出力
電圧は密閉容器２１の内部の空洞２７中のマイクロ波電
力に比例している。この電力は接合の形成中に接合部Ｊ
において試料Ｓｔ、Ｓ２によって吸収されるのに使用さ
れる電力である。吸収に使用される電力を表わす差動増
幅器の出力はレコーダ１８に供給され、レコーダ１８に
よってマークされた時間に対してのグラフとされ、また
パイロメータ１９による接合部Ｊの測定温度に対して記
録される。レコーダ１８の出力はストリップチャートで
あり、それは経過時間に対する吸収された電力および測
定された温度のグラフである。
再び第２図に戻ると、コンプレッサ３０および非破壊的
評価装置３２の詳細が示されている。マイクロ波電界が
アイリス２３を通って密閉容器２１中に入ると、内部の
空洞２７の共振周波数は、試料Ｓｌ。
８２間の接合部Ｊに電界成分の最大振幅がある定在波電
界が設定されるようにハンドル２９により滑動可能な後
面壁２８を移動させることによって調整される。
定在波マイクロ波電界が設定されると、接合部Ｊにおけ
る接合の形成を助けるようにコンプレッサ３０によって
力が試料Ｓｌの突出した上端に加えられる。反対側の試
料Ｓ２の端部には音響結合材料、例えばグリースが付着
され、試料Ｓ２に沿った接合部Ｊと評価装置３２との間
の音響波の伝送を容易にする。評価装置３２内に、試料
Ｓ２とトランスデユーサ３４との間の音響信号の伝送を
最大にする音響増大レンズ３３が設けられる。トランス
デユーサ３４は送信機またはパルサ３５から受信した電
気パルスを音響パルスに変換し、これらの音響パルスを
試料Ｓ２に沿って接合部Ｊに送信し、音響パルスは接合
部Ｊから反射されてＳ２に沿って戻り、音響増大レンズ
３３を経てトランスデユーサ３４に入力する。反射過程
において、トランスデユーサ３４は音響パルスを電気パ
ルスに変換し、その電気パルスは受信機３６に送られる
。受信機３６の出力はオシロスコープ３７で表示される
。
コンプレッサ３０と評価装置３２は共に試料Ｓｔ。
Ｓ２を保持する密閉容器２１の外部に配置され、測定装
置に熱や放射によるダメージを与えることなく接合部Ｊ
について正確な測定を行なうことができる。
説明をオシロスコープ３７に戻すと、そのような装置は
入力端子に与えられた電気信号をオペレータが観察する
ために表示するものとして知られている。例えばこの場
合には与えられる入力信号は結合される試料Ｓｌ、３２
間の接合部Ｊからの反射に応じたトランスデユーサ３４
によって生成された電気信号である。試料Ｓｌ、Ｓ２が
接合されると、この音響パルスは振幅が減少し、接合部
Ｊを横切って完全な接合が形成されるとき明瞭に消失す
る。
この音響パルスの監視は、オペレータが接合処理状態を
観察し、接合された試料ＳＬ、Ｓ２内部に形成される可
能性のある不完全結合部を認識することを可能にする。
接合された試料ＳＬ、Ｓ２は非酸化物材料を同等破壊す
ることなく評価されるから、品質制御が大いに高められ
る。
第３図に示された実施例において、密閉容器２１の後部
部分がハンドル２９を動かすことによって空洞の寸法を
調整する後部壁を明らかにするために破いた状態で示さ
れている。ハンドル２９は固定壁４１によって案内され
ると共にシールされている。
保持板４２はＯリング４３を保持し、このＯリング４３
は外部雰囲気から空洞２７中へ汚染物が導入されること
に対してハンドル２９を密封している。
密閉容器２１中の空洞２７およびアイリス板５２と第２
のサーキュレータ１７（第１図）との間に延在するイン
ピーダンス整合部分５１はいずれも真空／圧力ライン４
４によって排気されるか、または過度（１気圧より高い
）の圧力とされる。この真空／圧力ライン４４にゲージ
４５が設けられて、ライン４４の圧力を監視している。
真空／圧力ライン４４はインピーダンス整合部分５１に
連結されることが好ましい。それはこのような配置はア
クセスが必要になったときにいつでもライン４４を外す
必要なく容器２１にアクセスできるようにしているから
である。しかしながら、ライン４４はアイリス２３の背
後で直接容器２１に接続することもてきる。
密閉容器２１が排気されることが望まれるときには、第
１の流体弁４６が開かれ、真空ポンプ４７がオンにされ
る。真空ポンプ４７は適当なマイクロ波電力レベルにお
いてもファラデー放電が生じないように空洞２７内の圧
力を１０−６以下に減少させることができなければなら
ない。
第１の流体弁４Ｂ、第２の流体弁４８および加圧された
不活性ガスシリンダ４９は密閉容器２１内を過度の圧力
にすることが望まれるとぎに開放される。
空洞２７の好ましい圧力は２気圧以上である。不活性ガ
スシリンダ４９に含まれる適当な不活性ガスは窒素およ
びアルゴンである。
排気された容器２１を再充填し或いは過度の圧力の容器
を排気することによって処理を反対にしようとするとき
には、排気弁５０が開かれ、空気が排気された容器２１
中に流入するか、或いは内部の高い圧力の不活性ガスが
容器２Ｉから外部へ流出する。
酸化物セラミックの場合には、接合は通常の雰囲気環境
で行われることができる。しかしながら、非酸化物セラ
ミックの場合には、良好な接合を得るためには処理の前
に密閉容器２１を排気するか、或いは不活性ガスで容器
２１を過度の圧力にすることが必要であることが研究の
結果判明した。
例えば、窒化シリコンを使用して行われた実験では、試
料３１．Ｓ２が通常の雰囲気環境でマイクロ波放射を受
けると、セラミック材料の製造中に残留する可能性のあ
る不純物その他の異物質が試料ＳＬ、８２の表面で酸化
され、接合を困難にし、或いは不可能にすることが明ら
かにされた。
この酸化を防止するために、試料Ｓｌ、Ｓ２を含む容器
２１全体は真空中に置かれるか、不活性ガスで過度の圧
力にされる。
本来試料ＳＬ、Ｓ２を囲む領域だけを真空にするか、不
活性ガスで過度の圧力にすればよいのであるが、実際に
はアイリス２３と第２のサーキュレータ１７との間のイ
ンピーダンス整合部分５１を含めて容器２１全体を真空
にしたり、加圧したりするほうが容易である。
第４図および第５図に示すようにアイリス２３はアイリ
ス板５２における厚さの減少している部分における開口
である。密閉容器２１中の空洞２７はアイリス２３を介
して排気されるか高い圧力にされる。
アイリス板５２は密閉容器２１とインピーダンス整合部
分５１との間に通常のナツト５３Ａとボルト５３Ｂのよ
うな任意の適当な固定手段によって連結される。
アイリス板５２は円形の溝５５Ａに適合した前面０リン
グ５４Ａおよび円形溝５５Ｂに適合した後面０リング５
４Ｂによって漏洩を生じないように密封されている。溝
５５Ａに対応するインピーダンス整合部分５１の表面に
も対応する溝５５Ａを有し、溝５５Ｂに対応する密閉容
器２１の表面にも対応する溝５５Ｂを有している。
第６図に示すように、排気および加圧の両者は、容器２
１の各観察ポート５６が容器２１の空気の流入または不
活性ガスの流出のいずれかの漏洩に対して密封されるこ
とを必要としている。観察ポート５６は窓５９を保持す
るための板５８を有するキャップ５７により覆われてい
る。観察ポート５６はキャップ５７との間の漏洩に対し
てＯリング６０で密封され、−方キャップ５７は窓５９
との間の漏洩に対して０リング６１で密封されている。
窓５９は試料ＳＬ、Ｓ２からの赤外線放射が最小の減衰
で通過できなければならない。この目的には通常のガラ
スおよび透明なマイカが充分に適当であることが判明し
た。
第７図に示すように、試料Ｓ１は密閉容器２１の上部ポ
ート６２から空洞２７中に伸びており、一方試料Ｓ２は
密閉容器２１の底部ポート６３がら空＄Ｊ２７中に伸び
ている。試料Ｓ１と８２とが接合されるとき上部ボート
６２と試料Ｓ１との間で漏洩が生じないように密封する
Ｏリング６４が設けられ、また底部ボート６３と試料Ｓ
２との間で漏洩が生じな２いように密封するＯリング８
５が設けられている。
以上説明した素子は非酸化物セラミックのような材料の
マイクロ波接合のための装置の部品を構成している。次
に処理について以下説明する。
最初に空洞２７の内部が第３図に示した装置によって上
述のように排気されるか、または加圧されなければなら
ない。その後２つの非酸化物セラミック試料Ｓ１と８２
の接合プロセスが開始される。
再び第１図を参照すると、マイクロ波エネルギはマグネ
トロン１１から矢印で示されるように密閉容器２１へ導
波管に沿って伝播する。第２図に示すようにマイクロ波
電界の定在波は３つのほぼ等しい間隔の位置で最大振幅
を有する。非酸化物セラミック試料Ｓ１と８２とは利用
できるマイクロ波をほとんど全てを吸収して熱として消
散させるようにこれらの位置の一つに配置されている。
マイクロ波エネルギを密閉容器内に入力させるアイリス
２３はインピーダンス変換装置として作用し、空洞２７
のインピーダンスをマイクロ波を容器２１まで導く方形
のインピーダンス整合部分５１のインピーダンスに整合
させる。可変結合は結合の程度を制御するように適当な
開口のアイリスを選択することによって行われる。
滑動可能な後部壁２８により長さを調整できる空洞を有
する容器２１を使用する理由は、終端された導波管部分
と異なって空洞２７中の電力は伝播するマイクロ波電界
中の電力のＱ倍であることである。
ここでＱは電力損失に対する（２πｆ）×（サイクル当
り蓄積された平均エネルギ）として定義される空洞の品
質係数（選択度）である。それ故、Ｑは数千の単位にな
し得るから、空洞２７は非１常に少ない人力電力によっ
て高いレベルの蓄積エネルギを得ることができ、そのた
め試料Ｓｌ、Ｓ２により高いレベルのエネルギを消費す
ることができる。もちろん、消費されるエネルギは空洞
外部から伝播されるマイクロ波と関係する値を越えて消
費されることはない。
温度測定に関して、空洞２７内に導電物質が入るとそれ
はアンテナとして、或いは空洞２７の外部にマイクロ波
を伝送する同軸伝送ラインの一部として作用するため、
試料Ｓｌ、Ｓ２の温度測定ののために空洞２７中にサー
モカップルやサーミスタを挿入することはできない。事
実、この現象は電圧結合プローブの基本としている原理
である。この現象を避けるためにこの発明では侵入しな
い温度Ａｐｌ定技術が使用されている。すなわち加熱さ
れた試料Ｓ２の外面から放射される赤外線の強度を測定
する。この強度はブランクの放射法則にしたがつて材料
の表面の温度と特定の関係にある。残念なことに、この
関係はまた表面の熱放射性にも依存している。この熱放
射性は、完全黒体表面に対しては、全ての放射は放射さ
れるか吸収されるかのいずれかであり、一方完全な白の
表面では、放射され、或いは吸収される放射線はない、
すなわち全て内部または外部に反射される、というよう
な表面の熱放射効率の尺度である。大抵の表面では正確
に熱放射性を知ることは困難である。したがって大きな
温度の不確実性がある。この誤差を避けるために、この
発明ではそのような誤差をキャンセルするいわゆる“２
色”パイロメータ１９を使用している。
この発明の期待された効果をテストするために直径３／
８インチ、長さ３インチの窒化リコン棒を使用して実験
が行われた。試料ＳＬ、Ｓ２は市販（Ｇ　Ｔ　Ｅ　−Ｗ
ｅｓｇｏ社販売）されているものである。
第１図に示すように、マイクロ波はマグネトロン１１に
より供給され、矢印で概略的に示した方形導波管を通っ
てインピーダンス整合部分５１（第３図）および密閉容
器２１に送られ、密閉容器２１中の空洞２７中に試料３
１．Ｓ２が配置された。空洞２７は単一モードマイクロ
波電界形態で励振され、マイクロ波電界がアイリス２３
を通って空洞２７に入力された後、後面壁２８の位置を
調整することによってその共振周波数は変化された。試
料Ｓｔ、Ｓ２により吸収された電力は空洞２７に集束さ
れた前進方向の電力と空洞２７から反射して戻された電
力との差としてａ定される。試料ＳＬ、Ｓ２はマイクロ
波電界の定在波の振幅の最大の位置に配置された。
第２図に示されるように、コンプレッサ３０は密閉容器
２１の外部に位置し、接合過程において試料Ｓｌ、Ｓ２
に圧縮力を加える。ロードセル３１はこの力をａｌｌ定
し、そのデータをカモニタおよびレコーダ３８に伝送し
、レコーダ３８はそのデータをオペレータのために表示
する。接合の形成中、吸収された電力、上昇した温度、
加えられた圧力が監視され、第１図のレコーダ１８およ
び第２図のレコ−ダ３８に時間の関数として適当に記録
される。これらの測定は接合過程中に生じた電力、温度
、および圧力の最適化を時間の関数として確実に得させ
る。
窒化リコンを使用して実験の結果、接合された棒は接合
されない試料Ｓｔ、Ｓ２と同程度以上の強度を示した。
第２に、接合部Ｊの周囲の光学顕微鏡および電子顕微鏡
による観察によって、この領域が非常に均質であり、２
つの試料Ｓｔ、Ｓ２間の境界を横切って均一なマイクロ
構造が維持されていることが認められた。第３に、４点
屈曲の屈曲テスト中の破壊は接合部Ｊからある距離で生
じ、破壊係数はもとの材料のそれより大きい。したがっ
て接合部Ｊは試料Ｓｌ、Ｓ２の最初の状態の材料よりも
強いことが認められる。初期加熱時間の１５分以内に形
成された同一の接谷の大きな強度は適切なマイクロ構造
の完全性を有する結合の形成の一つのキーであることを
結論づけている。
これらの接合は熱拡散結合である。しかしながら、この
発明はまたセラミックのとラミックのろう付は処理に適
用することもできる。
非酸化物セラミックと金属の接合に対しては、２つの異
なる型式の接合が可能である。すなわち、通常のろう打
法および中間層を使用する間接ろう付接合である。この
ような非酸化物セラミックと金属の接合を行なうために
金属棒またはその他のセラミック以外の物質の試料の位
置が、セラミック棒または試料と接合されるべき端部が
容器２１中の空洞２７の内壁のと一致し、その一部とな
るように注意深く最初に調整されなければならない。空
洞２７を共振に同調させるために、金属棒は上部ポート
Ｇ２または底部ポートＢ３のいずれかから容器２１内に
若干挿入される。金属物体は電磁エネルギを吸収するの
ではなく反射するために一般にはマイクロ波加熱では避
けられるべきであるけれども、空洞２７中に挿入された
金属棒は本質的にキャパシチブなポストとして作用し、
このポストの電気リアクタンスおよび加熱処理における
その効果は高い正確度で計算できる。その後、非酸化物
セラミック試料が金属試料と接触され、セラミックとセ
ラミックの接合の場合と正確に同じ方法で加熱される。
すなわち、空洞２７が金属と非酸化物セラミックとの接
合過程に対して再同調され、接合が空洞２７中の最大電
界位置で形成される。電界は円筒状の試料Ｓｌ、Ｓ２の
縦軸に沿って一定であることに注意すべきである。また
金属とセラミックの接合に対しても温度／時間ブロフフ
イルの計算を行なうことができる。
以上、この発明の好ましい実施例についてのみ説明した
。しかしながら、接合技術の当業者であればこの説明に
より多くの変形、変更が容易に可能であろう。したがっ
て、この発明は上述した方法および装置に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲の記載によってのみ限定さ
れるべきものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明のマイクロ波接合方法を行なうため
の装置の概略図であり、第２図は、この発明のマイクロ
波接合方法を行なうための装置中の２つのキー素子を構
成するコンプレッサと監視装置の詳細図である。第３図
は、この発明のマイクロ波接合方法を行なうための装置
を形成する素子のいくつかのものの上面図であり、第４
図は、第３図の線４−４に沿った断面図である。第５図
は、この発明の装置の容器への入力におけるアイリスお
よび周辺素子の分解斜視図である。第６図は、第３図の
線６−６に沿った断面図であり、第７図は、第３図の線
７−７に沿った断面図である。 １１・・・マグネトロン、１２．１７・・・サーキュレ
ータ、１４、２４・・・電圧サンプリングプローブ、１
５．２５・・・電力ヘッド、１６．２８・・・電力計、
１８・・・レコーダ、１９・・・パイロメータ、２１・
・・密閉容器、２２・・・差動増幅器、２７・・・空洞
、３０・・・コンプレッサ、３１・・・ロードセル、３
２・・・非破壊評価装置、３９．４０・・・抵抗負荷素
子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 〜　　〜 １６事件の表示 特願昭６３−１６７８９７号 ２、発明の名称 非酸化物セラミックのマイクロ波接合方法および装置３
、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　キューズテック・インコーホレーテッド４、代理
人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル〒１
００　　電話　０３　（５０２）３１８１　（大代表）
６、補正の対象 明細書 ２、特許請求の範囲 （１）２つの物体の周囲に真空状態を生成し、それら２
つの物体の間に形成される接合部にマイクロ波を放射し
、 同時に２つの物体に圧縮力を与え、 ２つの物体間に形成される接合部を連続的に監視するこ
とを特徴とする２つの物体を接合する方法。 （２）２つの物体の周囲に真空状態を生成する手段と、 それら２つの物体の間に形成される接合部にマイクロ波
を放射する手段と、 同時に２つの物体に圧縮力を与える手段と、２つの物体
間に形成される接合部を連続的に監視する手段とを具備
していることを特徴とする２つの物体を接合する装置。 （２）２つの物体の周囲の空洞に過度に圧力を与え、 ２つの物体間に形成される接合部にマイクロ波を放射し
、 同時に２つの物体に対して圧縮力を供給し、２つの物体
間に形成される接合部を連続的に監視することを特徴と
する２つの物体を接合する方法。 （４）２つの物体の周囲の空洞に過度に圧力を与える手
段と、 ２つの物体間に形成される接合部にマイクロ波を放射す
る手段と、 同時に２つの物体に対して圧縮力を供給する手段と、 ２つの物体間に形成される接合部を連続的に監視する手
段とを具備していることを特徴とする２つの物体を接合
するための装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (62)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）２つの物体の周囲に真空状態を生成し、それら２
    つの物体の間に形成される接合部にマイクロ波を放射し
    、 同時に２つの物体に圧縮力を与え、 ２つの物体間に形成される接合部を連続的に監視するこ
    とを特徴とする２つの物体を接合する方法。
  2. （２）前記マイクロ波を放射する過程は、２つの物体間
    の接合部に単一モードマイクロ波のみを直接供給する過
    程を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. （３）前記圧縮力を与える過程は、各物体の一つの端部
    が２つの物体間に形成される接合部から離れた位置にあ
    る状態で２つの物体を横切って圧縮力を供給する過程を
    含む特許請求の範囲第１項記載の方法。
  4. （４）前記監視する過程は、音響的刺激に対する前記接
    合部の特性を測定することによつて、２つの物体間に形
    成される接合部を非破壊的に評価する過程を含む特許請
    求の範囲第１項記載の方法。
  5. （５）前記監視する過程は、接合部から自然発生する音
    響放射を検出し、測定することによつて、２つの物体間
    に形成される接合部を非破壊的に評価する過程を含む特
    許請求の範囲第１項記載の方法。
  6. （６）前記監視する過程は、接合部からの刺激により発
    生された音響放射を測定することによつて、２つの物体
    間に形成される接合部を非破壊的に評価する過程を含む
    特許請求の範囲第１項記載の方法。
  7. （７）前記２つの物体は共に非酸化物セラミックである
    特許請求の範囲第１項記載の方法。
  8. （８）前記２つの物体の一方は非酸化物セラミックであ
    り、他方は金属からなる特許請求の範囲第１項記載の方
    法。
  9. （９）２つの物体の周囲に真空状態を生成する手段と、 それら２つの物体の間に形成される接合部にマイクロ波
    を放射する手段と、 同時に２つの物体に圧縮力を与える手段と、２つの物体
    間に形成される接合部を連続的に監視する手段とを具備
    していることを特徴とする２っの物体を接合する装置。
  10. （１０）前記マイクロ波を放射する手段は、２つの物体
    間に形成される接合部に単一モードマイクロ波のみを直
    接供給する過程を含む特許請求の範囲第９項記載の装置
    。
  11. （１１）前記マイクロ波を放射する手段は、２つの物体
    間に形成される接合部に可変周波数マイクロ波のみを直
    接供給する過程を含む特許請求の範囲第９項記載の装置
    。
  12. （１２）前記圧縮力を与える手段は、各物体の一つの端
    部が２つの物体間に形成される接合部から離れた位置に
    ある状態で２つの物体を横切って圧縮力を供給する特許
    請求の範囲第９項記載の装置。
  13. （１３）共振周波数を有する内部空洞中においてその接
    合部が形成される２つの物体を収容するための容器手段
    を備え、この容器手段はマイクロ波の入力を許容するた
    めのアイリス手段を前面壁に有し、また内部空洞の共振
    周波数を変化させるための滑動可能な後面壁手段を有し
    ている特許請求の範囲第９項記載の装置。
  14. （１４）前記アイリス手段はそれを通る固定した開口を
    有している特許請求の範囲第１３項記載の装置。
  15. （１５）前記アイリス手段はそれを通る調整可能な開口
    を有している特許請求の範囲第１３項記載の装置。
  16. （１６）予め定められた共振周波数を有する内部空洞中
    においてその接合部が形成される２つの物体を収容する
    ための容器手段を備え、この容器手段はマイクロ波の入
    力を許容するためのアイリス手段を前面壁に有し、また
    固定された後面壁を有している特許請求の範囲第９項記
    載の装置。
  17. （１７）前記アイリス手段はそれを通る固定した開口を
    有している特許請求の範囲第１６項記載の装置。
  18. （１８）前記アイリス手段はそれを通る調整可能な開口
    を有している特許請求の範囲第１６項記載の装置。
  19. （１９）前記２つの物体は共に非酸化物セラミックであ
    る特許請求の範囲第９項記載の装置。
  20. （２０）前記２つの物体の一方は非酸化物セラミックで
    あり、他方は金属からなる特許請求の範囲第９項記載の
    装置。
  21. （２１）前記監視する手段は、音響的刺激に対する前記
    接合部の特性を測定する非破壊的評価手段を具備してい
    る特許請求の範囲第９項記載の方法。
  22. （２２）前記監視する手段は、接合部から自然発生する
    音響放射を検出し、測定するための非破壊的評価手段を
    具備している特許請求の範囲第９項記載の装置。
  23. （２３）前記監視する手段は、接合部からの刺激により
    発生された音響放射を検出し、測定するための非破壊的
    評価手段を具備している特許請求の範囲第９項記載の装
    置。
  24. （２４）前記非破壊的評価手段は、電気パルスを音響パ
    ルスに変換するトランスデューサ手段と、接合部との間
    で送受する音響信号を増大するための音響増大レンズと
    を具備している特許請求の範囲第２１項記載の装置。
  25. （２５）前記監視する手段は、トランスデューサ手段に
    対して電気パルスを伝達するためのパルサ手段を具備し
    ている特許請求の範囲第２４項記載の装置。
  26. （２６）前記監視する手段は、トランスデューサ手段か
    らの電気パルスさらに伝送するために受信する手段を具
    備している特許請求の範囲第２４項記載の装置。
  27. （２７）前記監視する手段は、受信手段からさらに伝送
    された電気パルスを表示するためのオシロスコープ手段
    を具備している特許請求の範囲第２５項記載の装置。
  28. （２８）前記監視する手段は、２つの物体間に形成され
    る接合部における温度を測定するために非破壊的評価手
    段に接続されたパイロメータ手段を具備している特許請
    求の範囲第２４項記載の装置。
  29. （２９）前記監視する手段は、温度、電力、時間プロフ
    ァイルを表示するためにパイロメータ手段に接続された
    記録手段を具備している特許請求の範囲第２８項記載の
    装置。
  30. （３０）前記監視する手段は、マイクロ波放射手段から
    の前進方向の電力と接合部から記録手段へ反射された電
    力との差の測定を入力するために、マイクロ波放射手段
    と記録手段との間に接続された手段を具備している特許
    請求の範囲第２９項記載の装置。
  31. （３１）２つの物体の周囲の空洞に過度に圧力を与え、 ２つの物体間に形成される接合部にマイクロ波を放射し
    、 同時に２つの物体に対して圧縮力を供給し、２つの物体
    間に形成される接合部を連続的に監視することを特徴と
    する２つの物体を接合する方法。
  32. （３２）前記過度に圧力を与える過程は、２つの物体の
    周囲に不活性ガスを供給する過程を含む特許請求の範囲
    第３１項記載の方法。
  33. （３３）前記マイクロ波を放射する過程は、２つの物体
    間に形成される接合部に単一モードマイクロ波のみを直
    接供給する過程を含む特許請求の範囲第３１項記載の方
    法。
  34. （３４）前記圧縮力を供給する過程は、各物体の一方の
    端部が２つの物体間に形成される接合部から離れた位置
    にある状態で２つの物体を横切って圧縮力を供給する過
    程を含む特許請求の範囲第３１項記載の方法。
  35. （３５）前記監視する過程は、音響的刺激に対する前記
    接合部の特性を測定することによって、２つの物体間に
    形成される接合部を非破壊的に評価する過程を含む特許
    請求の範囲第３１項記載の方法。
  36. （３６）前記監視する過程は、接合部から自然発生する
    音響放射を検出し、測定することによつて、２つの物体
    間に形成される接合部を非破壊的に評価する過程を含む
    特許請求の範囲第３１項記載の方法。
  37. （３７）前記監視する過程は、接合部からの刺激により
    発生された音響放射を測定することによって、２つの物
    体間に形成される接合部を非破壊的に評価する過程を含
    む特許請求の範囲第３１項記載の方法。
  38. （３８）前記２つの物体は共に非酸化物セラミックであ
    る特許請求の範囲第３１項記載の方法。
  39. （３９）前記２つの物体の一方は非酸化物セラミックで
    あり、他方は金属からなる特許請求の範囲第１項記載の
    方法。
  40. （４０）２つの物体の周囲の空洞に過度に圧力を与える
    手段と、 ２つの物体間に形成される接合部にマイクロ波を放射す
    る手段と、 同時に２つの物体に対して圧縮力を供給する手段と、 ２つの物体間に形成される接合部を連続的に監視する手
    段とを具備していることを特徴とする２つの物体を接合
    するための装置。
  41. （４１）前記過度に圧力を与える手段は、２つの物体の
    周囲に不活性ガスを供給する手段を含む特許請求の範囲
    第４０項記載の装置。
  42. （４２）前記マイクロ波を放射する手段は、２つの物体
    間に形成される接合部に単一モードマイクロ波のみを直
    接供給する手段を含む特許請求の範囲第４０項記載の装
    置。
  43. （４３）前記マイクロ波を放射する手段は、２つの物体
    間に形成される接合部に可変周波数マイクロ波のみを直
    接供給する手段を含む特許請求の範囲第４０項記載の装
    置。
  44. （４４）前記圧縮力を供給する手段は、各物体の一方の
    端部が２つの物体間に形成される接合部から離れた位置
    にある状態で２つの物体を横切って圧縮力を供給する特
    許請求の範囲第４０項記載の装置。
  45. （４５）共振周波数を有する内部空洞中にその間に接合
    部が形成される２つの物体を収容するための容器手段を
    備え、この容器手段はマイクロ波の入力を許容するため
    のアイリス手段を前面壁に有し、また内部空洞の共振周
    波数を変化させるための滑動可能な後面壁手段を有して
    いる特許請求の範囲第４０項記載の装置。
  46. （４６）前記アイリス手段はそれを通る固定した開口を
    有している特許請求の範囲第４５項記載の装置。
  47. （４７）前記アイリス手段はそれを通る調整可能な開口
    を有している特許請求の範囲第４５項記載の装置。
  48. （４８）予め定められた共振周波数を有する内部空洞中
    にその間に接合部が形成される２つの物体を収容するた
    めの容器手段を備え、この容器手段はマイクロ波の入力
    を許容するためのアイリス手段を前面壁に有し、また固
    定された後面壁を有している特許請求の範囲第４０項記
    載の装置。
  49. （４９）前記アイリス手段はそれを通る固定した開口を
    有している特許請求の範囲第４８項記載の装置。
  50. （５０）前記アイリス手段はそれを通る調整可能な開口
    を有している特許請求の範囲第４８項記載の装置。
  51. （５１）前記２つの物体は共に非酸化物セラミックであ
    る特許請求の範囲第４０項記載の装置。
  52. （５２）前記２つの物体の一方は非酸化物セラミックで
    あり、他方は金属からなる特許請求の範囲第４０項記載
    の装置。
  53. （５３）前記監視する手段は、音響的刺激に対する前記
    接合部の特性を測定する非破壊的評価手段を具備してい
    る特許請求の範囲第４０項記載の方法。
  54. （５４）前記監視する手段は、接合部から自然発生する
    音響放射を検出し、測定するための非破壊的評価手段を
    具備している特許請求の範囲第４０項記載の装置。
  55. （５５）前記監視する手段は、接合部からの刺激により
    発生された音響放射を検出し、測定するための非破壊的
    評価手段を具備している特許請求の範囲第４０項記載の
    装置。
  56. （５６）前記非破壊的評価手段は、電気パルスを音響パ
    ルスに変換するトランスデューサ手段と接合部との間で
    送受する音響信号を増大するための音響増大レンズとを
    具備している特許請求の範囲第５３項記載の装置。
  57. （５７）前記監視する手段は、トランスデューサ手段に
    対して電気パルスを伝達するためのパルサ手段を具備し
    ている特許請求の範囲第５６項記載の装置。
  58. （５８）前記監視する手段は、トランスデューサ手段か
    らの電気パルスをさらに伝送するために受信する手段を
    具備している特許請求の範囲第５６項記載の装置。
  59. （５９）前記監視する手段は、受信手段からさらに伝送
    された電気パルスを表示するためのオシロスコープ手段
    を具備している特許請求の範囲第５７項記載の装置。
  60. （６０）前記監視する手段は、２つの物体間に形成され
    る接合部における温度を測定するために非破壊的評価手
    段に接続されたパイロメータ手段を具備している特許請
    求の範囲第５６項記載の装置。
  61. （６１）前記監視する手段は、温度、電力、時間プロフ
    ァイルを表示するためにパイロメータ手段に接続された
    記録手段を具備している特許請求の範囲第６０項記載の
    装置。
  62. （６２）前記監視する手段は、マイクロ波放射手段から
    の前進方向の電力と接合部から記録手段へ反射された電
    力との差の測定値を入力するために、マイクロ波放射手
    段と記録手段との間に接続された手段を具備している特
    許請求の範囲第６１項記載の装置。
JP63167897A 1987-09-24 1988-07-07 非酸化物セラミックのマイクロ波接合方法および装置 Granted JPH0196072A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US100,743 1987-09-24
US07/100,743 US4757172A (en) 1986-09-24 1987-09-24 Method and apparatus for the microwave joining of nonoxide ceramic items

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0196072A true JPH0196072A (ja) 1989-04-14
JPH052632B2 JPH052632B2 (ja) 1993-01-12

Family

ID=22281309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63167897A Granted JPH0196072A (ja) 1987-09-24 1988-07-07 非酸化物セラミックのマイクロ波接合方法および装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4757172A (ja)
EP (1) EP0308593B1 (ja)
JP (1) JPH0196072A (ja)
DE (2) DE308593T1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0329338A3 (en) * 1988-02-16 1990-08-01 Alcan International Limited Process and apparatus for heating bodies at high temperature and pressure utilizing microwave energy
CA1313230C (en) * 1988-10-06 1993-01-26 Raymond Roy Process for heating materials by microwave energy
CA2001062A1 (en) * 1989-10-19 1991-04-19 Prasad Shrikrishna Apte Method of heat-treating unstable ceramics by microwave heating and susceptors used therefor
US5164130A (en) * 1990-04-20 1992-11-17 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Method of sintering ceramic materials
US5154779A (en) * 1990-04-20 1992-10-13 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Method of nitriding, carburizing, or oxidizing refractory metal articles using microwaves
EP0525086A4 (en) * 1990-04-20 1993-09-15 Martin Marietta Energy Systems, Inc. A method of nitriding refractory metal articles
US5013694A (en) * 1990-04-20 1991-05-07 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Titanium diboride-chromium diboride-yttrium titanium oxide ceramic composition and a process for making the same
US5108670A (en) * 1990-04-20 1992-04-28 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Process for making a titanium diboride-chromium diboride-yttrium titanium oxide ceramic composition
DE4324635A1 (de) * 1993-07-22 1995-01-26 Abb Patent Gmbh Einrichtung zur Sinterung keramischer Körper mittels Mikrowellen
GB9324843D0 (en) * 1993-12-03 1994-01-19 Ray Ronnie A Apparatus for performing chemical reaction
US5532462A (en) * 1994-04-29 1996-07-02 Communications & Power Industries Method of and apparatus for heating a reaction vessel with microwave energy
US6242726B1 (en) * 1996-11-21 2001-06-05 George M. Harris Adjustable microwave field stop
WO1998046047A1 (en) * 1997-04-10 1998-10-15 Nucon Systems, Inc. Process and apparatus for microwave joining thick-walled ceramic parts
US7022198B2 (en) * 2003-03-07 2006-04-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Microwave assisted reactive brazing of ceramic materials
DE102007044503B4 (de) 2007-09-18 2018-09-13 Robert Bosch Gmbh Fügeverfahren

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3469053A (en) * 1965-10-19 1969-09-23 Melvin L Levinson Microwave kiln
US3520055A (en) * 1967-04-26 1970-07-14 Western Electric Co Method for holding workpieces for radiant energy bonding
FR2079945A5 (ja) * 1970-02-18 1971-11-12 Materiel Telephonique
US3755065A (en) * 1971-05-11 1973-08-28 Owens Illinois Inc Oxidic solder sealing compositions and their use in forming laminates
US3998632A (en) * 1972-04-27 1976-12-21 Valentin Petrovich Kosteruk Metal alloy
US3841870A (en) * 1973-03-07 1974-10-15 Carpenter Technology Corp Method of making articles from powdered material requiring forming at high temperature
US4003368A (en) * 1974-06-27 1977-01-18 Armco Steel Corporation Article transparent to microwaves and process for making same
US3953703A (en) * 1974-10-03 1976-04-27 Materials Research Corporation Method for drying ceramic tape
JPS5823349B2 (ja) * 1975-08-11 1983-05-14 新日本製鐵株式会社 タイカブツノシヨウケツホウホウ
US4179596A (en) * 1978-04-27 1979-12-18 Litton Systems, Inc. Method for processing fiberoptic electronic components of electronic vacuum devices
US4219361A (en) * 1978-06-09 1980-08-26 Special Metals Corporation Method of improving the susceptibility of a material to microwave energy heating
US4307277A (en) * 1978-08-03 1981-12-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Microwave heating oven
US4273950A (en) * 1979-05-29 1981-06-16 Photowatt International, Inc. Solar cell and fabrication thereof using microwaves
US4292262A (en) * 1979-06-28 1981-09-29 Tobin Jr Leo W Ceramic material processing
US4347089A (en) * 1981-07-29 1982-08-31 Sri International Method for bonding silicon nitride
US4384909A (en) * 1981-11-16 1983-05-24 United Technologies Corporation Bonding Si3 N4 ceramics
US4420352A (en) * 1983-02-10 1983-12-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Absorbable-susceptor joining of ceramic surfaces
US4529856A (en) * 1983-10-04 1985-07-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Ceramic-glass-metal seal by microwave heating
US4529857A (en) * 1983-10-04 1985-07-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Ceramic-glass-ceramic seal by microwave heating
JPS6311580A (ja) * 1986-06-30 1988-01-19 株式会社豊田中央研究所 セラミツクスの接合装置
US4767902A (en) * 1986-09-24 1988-08-30 Questech Inc. Method and apparatus for the microwave joining of ceramic items

Also Published As

Publication number Publication date
JPH052632B2 (ja) 1993-01-12
EP0308593B1 (en) 1992-02-26
DE308593T1 (de) 1989-09-14
EP0308593A1 (en) 1989-03-29
DE3868574D1 (de) 1992-04-02
US4757172A (en) 1988-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4767902A (en) Method and apparatus for the microwave joining of ceramic items
JPH0196072A (ja) 非酸化物セラミックのマイクロ波接合方法および装置
Wu et al. Lock-in thermography for nondestructive evaluation of materials
US5170666A (en) Nondestructive evaluation of composite materials using acoustic emissions stimulated by absorbed microwave/radiofrequency energy
US4267732A (en) Acoustic microscope and method
US7716987B2 (en) Non-contact thermo-elastic property measurement and imaging system for quantitative nondestructive evaluation of materials
Hosten et al. Identification of composite materials elastic moduli from Lamb wave velocities measured with single sided, contactless ultrasonic method
CN115406933A (zh) 一种基于微波热成像的吸波涂层内部缺陷检测装置及方法
Reynolds Inspection of laminates and adhesive bonds by pulse-video thermography
Palaith et al. Microwave joining of ceramics
JP2002214161A (ja) 複素誘電率の非破壊測定方法及び装置
Partouche-Sebban et al. Investigation of shock-induced light from sapphire for use in pyrometry studies
Tittmann et al. Ultrasonic sensors for high temperature applications
US5374122A (en) Method for quantifying porosity of parts of simple and complex geometries
CN106850085B (zh) 一种测试材料射频响应性能的装置
US4408478A (en) Heatable cell for photoacoustic tests
Konyashkin et al. Acoustic resonance laser calorimetry for measurements of low optical absorption
Berndt et al. Feasibility study of a nonlinear ultrasonic technique to evaluate adhesive bonds
JPH028736A (ja) 衝撃波超音波装置
Elvira-Segura et al. Numerical and experimental study of finite-amplitude standing waves in a tube at high sonic frequencies
CN206452391U (zh) 一种测试材料射频响应性能的装置
Nishino et al. Theoretical and experimental investigations of transmission coefficients of longitudinal waves through metal plates immersed in air for uses of air coupled ultrasounds
JP2545974B2 (ja) スペクトラム超音波顕微鏡
MXPA03007939A (es) Metodo para determinar la transicion de fase en ceramicas piezoelectricas por medio de su radiacion y emisividad.
Pritzkau et al. Experimental study of pulsed heating of electromagnetic cavities